JP2007032427A - 可変レゾネータ - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、連通路長さの変化に伴うスペースを見込む必要がなく、かつ、共鳴室形状の制約がなく、吸気音に対して広域の共鳴周波数範囲を確保することができる可変レゾネータを得る。
【解決手段】連通管３が吸気管１の外周に設けられ、管路３０が吸気通路２と平行に形成されている。複数の第１連通孔６が管路方向に一列配列されて管路３０と通気通路２とを連通するように吸気管１に穿設されている。共鳴室４が、管路３０の一端に連通するように連通管３に取り付けられている。可動部材５が連通管３の内壁面に摺接して管路方向に移動可能に配設されている。第２連通孔８が第１連通孔６と重なり合うように可動部材５に穿設されている。そして、第１連通孔６に対する第２連通孔８の重なり合う位置が管路方向への可動部材５の移動により変えられて、吸気通路２と共鳴室４との間の連通路の長さが調整される。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車等のエンジンから発生する吸気音による騒音を広い運転領域で低減できる可変レゾネータに関するものである。

従来のレゾネータは、筒状部材が吸気ダクトから直交する方向に分岐され、その端面が共鳴室に開口するように構成されている。
このように構成された従来のレゾネータでは、吸気ダクトと共鳴室との間の連通路の長さが一定であることから、共鳴周波数が一律に決まってしまい、その特定の共鳴周波数でのみ減衰効果が得られていた。
このような従来のレゾネータを用いて低速から高速までの広い運転領域で変化する吸気音の広域周波数に対応しようとすると、吸気ダクトと共鳴室との間の連通路の長さを変えて共鳴周波数が異なるように作製された複数個のレゾネータを配設する必要があり、エンジンルーム内での設置スペースが大きくなってしまうという問題があった。

このような状況を鑑み、外側筒状部材が吸気ダクトから直交する方向に分岐され、その端面が共鳴室に開口し、内側筒状部材が外側筒状部材の内壁に沿って摺動可能に配設されて構成されている第１の可変レゾネータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の第１の可変レゾネータでは、内側筒状部材を外側筒状部材の内壁に沿って摺動移動させて、外側筒状部材からの内側筒状部材の延出量を変え、即ち吸気ダクトと共鳴室との間の連通路の長さを変え、共鳴周波数を可変としている。

また、吸気ダクトに筒状の首部を介して連通させた共鳴部を有し、共鳴部が、首部に連なって円形容器状に形成された箱体と、箱体の内部に同心円状に固定され、かつ箱体との間に形成される環状通路を首部に接続させた円筒形の固定筒と、箱体の内周面と固定筒の外周面に摺接して環状通路を移動する可動部材とを備えた第２の可変レゾネータが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この従来の第２の可変レゾネータでは、固定筒に周方向に複数の連通孔を配列することにより、固定筒内に環状通路を通して首部を連通させている。そして、可動部材の摺動によって固定筒の連通孔を開閉し、吸気ダクトと固定筒との間の連通路の長さを変えて、共鳴周波数を可変としている。

特開昭５９−１０５９５８号公報 実開平０３−８９９７５号公報

従来の第１の可変レゾネータでは、内側筒状部材を吸気ダクトと直交する方向に直線状に移動させて外側筒状部材からの内側筒状部材の延出量を変えて吸気ダクトと共鳴室との間の連通路の長さを変えている。そこで、共鳴周波数の範囲を広くするには、レゾネータの設置スペースを内側筒状部材の長い移動範囲を見込んで大きくする必要があり、他部品との干渉の問題があった。
また、従来の第２のレゾネータでは、共鳴部を円形に形成する必要があるので、他部品との干渉を避ける際に、共鳴部の形状を変形することができず、レイアウト上の制約となるという問題があった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、連通路長さの変化に伴うスペースを見込む必要がなく、かつ、共鳴室形状の制約がなく、吸気音に対して広域の共鳴周波数範囲を確保することができる可変レゾネータを得ることを目的とする。

この発明による可変レゾネータは、エンジンの吸気通路を構成する吸気管の外周に設けられ、管路が内部に該吸気管の外周壁面に沿うように形成されている連通管と、上記管路の一端に連通するように上記連通管に取り付けられた共鳴室と、上記連通管の管路方向に複数一列に配列するように、或いは該管路方向に延びるように上記吸気管に穿設されて、上記吸気通路と上記管路とを連通する第１連通孔とを備えている。さらに、側壁に形成された第２連通孔から一端開口に至る可動通路を有する筒状体に形成され、該第２連通孔が形成された側壁を上記吸気管に向けて、該一端開口を上記管路の一端に向けて、かつ、上記連通管の内壁面に摺接して該管路内を上記管路方向に移動可能に配設された可動部材を備えている。そして、上記可動部材を上記管路方向に移動させて上記第１連通孔に対する上記第２連通孔の重なり位置を変えることにより、該第１連通孔および該第２連通孔を介しての上記吸気通路と上記可動通路との連通位置を上記管路方向に変化させ、該吸気通路と上記共鳴室との間の連通路の長さを調整する。

この発明によれば、第１連通孔に対する第２連通孔の重なる位置が管路方向への可動部材の移動により変えられて、吸気通路と共鳴室との間の連通路の長さが調整されるようになっているので、連通路長さの変化に伴うスペースを見込む必要がない。つまり、連通管の長さを変えることなく連通路の長さを変えることができる。また、連通路の長さを変えて共鳴周波数を変えるようにしているので、共鳴室は所定の内部容積を確保していればよく、その形状の制約がない。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る可変レゾネータの取り付け状態を示す断面図である。
図１において、吸気管１は断面矩形筒状に形成されており、エンジン（図示せず）に接続されて吸気通路２を構成している。可変レゾネータは、連通管３が吸気管１の外周に配設され、管路３０が吸気通路２と平行となるように連通管３の内部に形成され、共鳴室４が管路３０の一端に連通するように連通管３の一端に取り付けられ、可動部材５が連通管３の内壁面に摺接して連通管３の管路方向に移動可能に配設されて構成されている。

連通管３は、吸気管１の外面に直接取り付けられ、吸気管１の外壁面が内壁面の一部を構成する断面矩形の筒状の管路３０を形成している。この管路３０は、吸気通路２と平行な直線状に構成されている。そして、複数の第１連通孔６が、吸気管１の連通管３の内壁面を構成する部位に、管路方向に所定の間隔で一列に配列するように穿設されている。また、管路３０の一端は、Ｌ字状に折り曲げられて、連通管３の一端から突設された取付部７に開口している。なお、管路３０の他端は塞口されている。

共鳴室４は所定の内部容積を有する密閉空間に形成されており、取付部７に嵌着されて連通管３に取り付けられている。これにより、吸気通路２と共鳴室４とが、第１連通孔６および管路３０（連通管３）を介して連通されている。

可動部材５は、連通管３の内壁面に摺接して移動できるように連通管３の内形形状と適合する外形形状を有する断面矩形の筒状体に形成されている。また、１つの第２連通孔８が連通管３の内壁面を構成する吸気管１の外壁面に面する可動部材５の壁面に穿設されている。そして、管路３０の一端側に向いている可動部材５の一端は開口し、隔壁９が第２連通孔８の形成領域で可動部材５の一端側と他端側とを分離するように形成されている。これにより、第２連通孔８から可動部材５内を通り可動部材５の一端開口に至る可動通路が形成される。この第２連通孔８は、第１連通孔６と同形状に形成され、可動部材５を連通管３の管路３０の一端側から他端側に移動させた際に、複数の第１連通孔６と順々に重なり合って、吸気通路２と可動通路との連通位置が管路３０の管路方向に移動する。そこで、吸気通路２から第１連通孔６、第２連通孔８、可動通路および管路３０を経て共鳴室４に至る連通路の長さが変えられる。つまり、吸気通路２と共鳴室４との間の連通路の長さが変えられる。

ここで、可動部材５の駆動手段について説明する。
吸気管１の外壁面と相対する連通管３の壁面には、細長のガイド穴１０が連通管３の管路方向に延びるように延設されている。また、ねじ棒１１がガイド穴１０に対応するように連通管３の外壁面に回転自在に取り付けられている。そして、可動部材５に突設されたピン１２がガイド穴１０から延出され、ねじ棒１１に螺着されている雌ねじ部材１３に固着されている。さらに、モータ１４が吸気管１に取り付けられ、モータ回転軸に固着された歯車１５とねじ棒１１の端部に固着された歯車１６とが歯合している。そして、制御装置１７がモータ１４の駆動を制御し、ねじ棒１１を回転駆動できるようになっている。このねじ棒１１の回転力が雌ねじ部材１３により直線運動力に変換され、可動部材５が連通管３内を管路方向に移動する。

なお、制御装置１７は、所定の演算処理を行うＣＰＵ、所望の共鳴振動数を得るためのモータ駆動データおよびＣＰＵで実行されるプログラムなどがファイルとして格納されているＲＯＭ、ＣＰＵによる演算処理の結果が格納されるＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。
また、可動部材５の駆動手段は、この構成に限定されるものではなく、可動部材５を連通管３の管路方向に往復移動できるものであれば良く、例えば可動部材５の両端にワイヤを取り付け、これらのワイヤをモータなどで牽引するようにしてもよい。

このように構成された可変レゾネータでは、可動部材５を連通管３（管路３０）内を管路方向に移動させることにより、第２連通孔８を一つの第１連通孔６に重ね合わせる。これにより、吸気通路２と共鳴室４との間が長さＬの連通路で連通される。この連通路の長さＬは、第２連通孔８と重ね合わせる第１連通孔６を選択することで変化する。一般に、連通路の断面積をＳ、共鳴室４の内部容積をＶ、音速をＣとすると、共鳴周波数ｆは式（１）で表される。

上式から、共鳴周波数ｆは、連通路の長さＬを変えることで変化することがわかる。
例えば、Ｖ＝１０００ｃｃ、連通路の内径φが２０ｍｍとした場合、連通路の長さＬが１０ｍｍから１５０ｍｍまで変化すると、共鳴周波数ｆは約１９０Ｈｚから７５Ｈｚまで変化する。

つぎに、この可変レゾネータをエンジンの回転数に同期して使用する場合について説明する。
例えば、ディストリビュータやクランクプーリなどから得られるエンジンの回転信号が制御装置１７に入力される。制御装置１７は、エンジン回転数を読み取り、その時の吸気騒音の支配的な周波数成分を算出する。そして、その周波数成分に対応する共鳴振動数が得られるようにモータ１４に駆動信号を送る。これにより、モータ１４が回転駆動され、可動部材５が連通管３内を管路方向に所定距離移動され、第２連通孔８が所望の第１連通孔６に重なり合い、所望の共鳴周波数が得られる。
そして、制御装置１７が、エンジンの運転時に常に上記動作を行うことにより、エンジンの回転数に同期して共鳴周波数を変化させることができる。

この実施の形態１によれば、連通管３が管路方向を吸気通路２と平行にして吸気管１の外周に接して直線状に設けられているので、吸気管１と直交する方向への可変レゾネータの突出量が少なくなり、他部品と干渉することなく可変レゾネータを取り付けることができる。また、吸気管１の外壁面を連通管３の内壁面の一部としているので、吸気管１と直交する方向への可変レゾネータの突出量がさらに少なくなり、可変レゾネータの小型化が図られ、その取り付け性が向上される。
また、連通管３が吸気管１に直接取り付けられているので、吸気管１からの透過音が低減される。

また、複数の第１連通孔６が連通管３の管路方向に一列に配列して吸気管１に穿設され、可動部材５が連通管３内に管路方向に移動可能に設けられ、さらに第２連通孔８が可動部材５の移動により複数の第１連通孔６と順次重なり合うように可動部材５に穿設されている。そして、可動部材５を移動させて、第２連通孔８と重なり合う第１連通孔６を変え、連通路の長さＬを変えるようにしている。
そこで、共鳴室４は、所定の内部容積を確保すれば、その形状を任意にすることができる。このように、共鳴室４はその形状の制約がないので、設置スペースに合わせて共鳴室４の形状を変えることができ、可変レゾネータを他部品と干渉することなく簡易に取り付けることができる。また、吸気系の搭載設計が容易となる。
また、連通管３の管路長さを変えることなく連通路の長さＬを変えることができる。従って、連通路の長さＬを変えるために、余分なスペースを見込む必要がない。

また、共鳴室４が連通管３の一端に形成された取付部７に嵌着して取り付けられているので、吸気系部品の搭載制約スペースの異なる車種やエンジンに対して、適合する形状の共鳴室を選択して可変レゾネータを構成することができる。このように、吸気管１、連通管３および可動部材５を共通部品とすることができ、異なる車種やエンジンへの機種展開が図りやすくなる。

なお、上記実施の形態１では、複数の第１連通孔６が管路方向に所定の間隔で配列するように形成されているものとしているが、複数の第１連通孔６を一列に連ねて管路方向に延びる１つの長孔（連通孔）としてもよい。この場合、連通路の長さを連続的に変化させることができるので、共鳴周波数を連続的に変化させることができ、吸気音を効果的に減衰させることができる。

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係る可変レゾネータの取り付け状態を示す斜視図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
図２および図３において、吸気管１Ａは円筒状に形成されている。そして、連通管３Ａが、吸気管１Ａの外面に直接取り付けられ、吸気管１Ａの外壁面が内壁面の一部を構成する断面矩形筒状の管路３０ａを形成している。この管路３０ａは、吸気通路２Ａと同心の円環状に構成されている。そして、複数の第１連通孔６が、吸気管１Ａの連通管３Ａの内壁面を構成する部位に、管路方向に所定の間隔で一列に配列するように穿設されている。また、管路３０ａの一端は、径方向外側にＬ字状に折り曲げられて連通管３Ａの外壁面に突設された取付部７Ａに開口している。なお、管路３０ａの他端は塞口されている。

共鳴室４は所定の容積を有する密閉空間に形成されており、取付部７Ａに嵌着されて連通管３Ａに取り付けられている。これにより、吸気通路２Ａと共鳴室４とが、第１連通孔６および管路３０ａ（連通管３Ａ）を介して連通されている。

可動部材５Ａは、連通管３Ａ（管路３０ａ）の内形形状と適合する外形形状を有する断面矩形の円弧状筒体に形成され、連通管３Ａの内壁面に摺接して連通管３Ａの管路方向に移動可能に配設されている。また、１つの第２連通孔８が連通管３Ａの内壁面を構成する吸気管１Ａの外壁面に面する可動部材５Ａの壁面に穿設されている。そして、管路３０ａの一端側に向いている可動部材５Ａの一端は開口し、隔壁９が第２連通孔８の形成領域で可動部材５Ａの一端側と他端側とを分離するように形成されている。これにより、第２連通孔８から可動部材５Ａ内を通り可動部材５Ａの一端開口に至る円弧状の可動通路が形成される。この第２連通孔８は、第１連通孔６と同形状に形成され、可動部材５Ａを連通管３Ａの管路３０ａの一端側から他端側に移動させた際に、複数の第１連通孔６と順々に重なり合って、吸気通路２Ａと共鳴室４との間の連通路の長さＬを変える。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

従って、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態２によれば、連通管３Ａの管路３０ａが吸気通路２Ａと同心の円環状に形成されているので、吸気管１と直交する方向への突出量が少なくなるとともに、吸気通路２と平行な方向の長さが極めて短くなる。そこで、可変レゾネータをコンパクトに構成でき、取り付け性が更に向上される。

実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３に係る可変レゾネータの取り付け状態を示す斜視図である。
図４において、吸気管１Ａは円筒状に形成されている。そして、連通管３Ｂが、吸気管１Ａの外面に直接取り付けられ、吸気管１Ａの外壁面が内壁面の一部を構成する断面矩形筒状の管路３０ｂを形成している。この管路３０ｂは、吸気通路２Ａを取り巻く螺旋状に構成されている。そして、複数の第１連通孔６が、吸気管１Ａの連通管３Ｂ（管路３０ｂ）の内壁面を構成する部位に、管路方向に所定の間隔で一列に配列するように穿設されている。また、管路３０ｂの一端は、径方向外側にＬ字状に折り曲げられて連通管３Ｂの外壁面に突設された取付部７Ｂに開口している。なお、管路３０ｂの他端は塞口されている。

共鳴室４は所定の容積を有する密閉空間に形成されており、取付部７Ｂに嵌着されて連通管３Ｂに取り付けられている。これにより、吸気通路２Ａと共鳴室４とが、第１連通孔６および管路３０ｂ（連通管３Ｂ）を介して連通されている。

可動部材５Ｂは、管路３０ｂ（連通管３Ｂ）の内形形状と適合する外形形状を有する断面矩形の螺旋状筒体に形成され、管路３０ｂの内壁面に摺接して管路３０ｂの管路方向に移動可能に配設されている。また、１つの第２連通孔８が管路３０ｂの内壁面を構成する吸気管１Ａの外壁面に面する可動部材５Ｂの壁面に穿設されている。そして、管路３０ｂの一端側に向いている可動部材５Ｂの一端は開口し、隔壁（図示せず）が第２連通孔８の形成領域で可動部材５Ｂの一端側と他端側とを分離するように形成されている。これにより、第２連通孔８から可動部材５Ｂ内を通り可動部材５Ｂの一端開口に至る螺旋状の可動通路が形成される。この第２連通孔８は、第１連通孔６と同形状に形成され、可動部材５Ｂを連通管３Ｂの管路３０ｂの一端側から他端側に移動させた際に、複数の第１連通孔６と順々に重なり合って、吸気通路２Ａと共鳴室４との間の連通路の長さＬを変える。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

従って、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、この実施の形態３によれば、連通管３Ｂの管路３０ｂが吸気通路２Ａを取り巻く螺旋状に形成されているので、吸気通路２Ａと平行な方向の長さを過度に増加させることなく、吸気通路２Ａと共鳴室４との間の連通路の長さＬの可変範囲を大きくすることができる。そこで、より広い周波数域で吸気騒音を低減できる小型の可変レゾネータを実現できる。

この発明の実施の形態１に係る可変レゾネータの取り付け状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る可変レゾネータの取り付け状態を示す斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。 この発明の実施の形態３に係る可変レゾネータの取り付け状態を示す斜視図である。

符号の説明

１，１Ａ 吸気管、２，２Ａ 吸気通路、３，３Ａ，３Ｂ 連通管、４ 共鳴室、５，５Ａ，５Ｂ 可動部材、６ 第１連通孔、８ 第２連通孔、３０，３０ａ、３０ｂ 管路。

Claims (4)

1. エンジンの吸気通路を構成する吸気管の外周に設けられ、管路が内部に該吸気管の外周壁面に沿うように形成されている連通管と、
   上記管路の一端に連通するように上記連通管に取り付けられた共鳴室と、
   上記連通管の管路方向に複数一列に配列するように、或いは該管路方向に延びるように上記吸気管に穿設されて、上記吸気通路と上記管路とを連通する第１連通孔と、
   側壁に形成された第２連通孔から一端開口に至る可動通路を有する筒状体に形成され、該第２連通孔が形成された側壁を上記吸気管に向けて、該一端開口を上記管路の一端に向けて、かつ、上記連通管の内壁面に摺接して該管路内を上記管路方向に移動可能に配設された可動部材とを備え、
   上記可動部材を上記管路方向に移動させて上記第１連通孔に対する上記第２連通孔の重なり位置を変えることにより、該第１連通孔および該第２連通孔を介しての上記吸気通路と上記可動通路との連通位置を上記管路方向に変化させ、該吸気通路と上記共鳴室との間の連通路の長さを調整することを特徴とする可変レゾネータ。
2. 上記管路が上記吸気通路と平行な直線状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の可変レゾネータ。
3. 上記吸気管は円筒に形成され、
   上記管路が上記吸気通路と同心の円環状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の可変レゾネータ。
4. 上記吸気管は円筒に形成され、
   上記管路が上記吸気通路を取り巻く螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の可変レゾネータ。

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